(57)【要約】【課題】良好な画像形成を実現できる定着装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】本発明の定着装置は、中心軸を有する円筒形部材の加熱ローラ２と、この加熱ローラ２に圧力を提供する加圧ローラ３と、加熱ローラ２の温度を検出する温度検出素子６とを含み、温度検出素子６から検出された温度情報に基づき加熱ローラ２の外周面を誘導加熱する誘導加熱を利用した定着装置である。本発明は、温度検出素子６が、加熱ローラ２の中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置されて、加熱ローラ２からの熱対流を受け難い位置に設けられていることを特徴としている。【選択図】      図２
2007323060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出部材と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱装置とを備えている定着装置。
【請求項２】
前記温度検出部材は、前記検出面に前記加熱部材からの赤外線を集光するレンズを備え、このレンズの光軸は、前記レンズの光軸と前記加熱部材の表面が交差する点を含む前記加熱部材の外周面に対して所定の角度傾いている請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記温度検出部材は、前記レンズの光軸が前記加熱部材の外周面に対して４５度傾いている状態で設けられている請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱部材と前記温度検出部材との間に配置され、前記温度検出部材の検出面に落下する落下物をさえぎり、前記検出面を汚れから保護するひさし部材をさらに備えている請求項１に記載の定着装置。
【請求項５】
前記ひさし部材は、波長１〜１５μｍの赤外線に対して２０％以上の透過率を有する材質により構成されている請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記温度検出部材は、前記検出面から前記加熱部材まで、前記レンズの光軸上で２０ｍｍ以上の間隔を有する請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】
前記温度検出部材は、前記加熱部材の外周面からの赤外線を前記検出面から受光して、前記加熱部材の外周面の温度を検出する第１検出部と、前記第１検出部の周辺の雰囲気温度を検出する第２検出部と、前記第１検出部および前記第２検出部の少なくとも一方に電力を供給するための第１端子と、前記第１検出部による検出値を出力する第２端子と、前記第２検出部による検出値を出力する第３端子と、前記第１端子と前記第１検出部あるいは前記第２の検出部との間と接続され、前記第１〜３端子のうち前記第１端子に対して最も遠い位置に設けられている第４端子とを含んでいる請求項１に記載の定着装置。
【請求項８】
現像剤像を静電的に保持する像担持体と、
前記像担持体から前記現像剤像を転写媒体に転写させる転写装置と、
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材に所定の圧力を提供し、前記加熱部材との間を通過する前記転写媒体に前記現像剤像を溶融圧着させる加圧部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出部材と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱装置と、
前記像担持体、前記転写装置、および前記加熱装置と接続され、これらを統括的に制御する制御部とを備えている画像形成装置。
【請求項９】
前記温度検出部材は、前記検出面に前記加熱部材からの赤外線を集光するレンズを備え、このレンズの光軸は、前記レンズの光軸と前記加熱部材の表面が交差する点を含む前記加熱部材の外周面に対して所定の角度傾いている請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記温度検出部材は、前記レンズの光軸が前記加熱部材の外周面に対して４５度傾いている状態で設けられている請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記加熱部材と前記温度検出部材との間に配置され、前記温度検出部材の検出面に落下する落下物をさえぎり、前記検出面を汚れから保護するひさし部材をさらに備えている請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記ひさし部材は、波長１〜１５μｍの赤外線に対して２０％以上の透過率を有する材質により構成されている請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記温度検出部材は、前記検出面から前記加熱部材まで、前記レンズの光軸上で２０ｍｍ以上の間隔を有する請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記温度検出部材は、前記加熱部材の外周面からの赤外線を前記検出面から受光して、前記加熱部材の外周面の温度を検出する第１検出部と、前記第１検出部の周辺の雰囲気温度を検出する第２検出部と、前記第１検出部および前記第２検出部の少なくとも一方に電力を供給するための第１端子と、前記第１検出部による第１検出値を出力する第２端子と、前記第２検出部による第２検出値を出力する第３端子と、前記第１端子と前記第１検出部あるいは前記第２の検出部との間と接続され、前記第１〜３端子のうち前記第１端子に対して最も遠い位置に設けられている第４端子とを含んでいる請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記第４端子と前記制御部と接続され、前記第４端子から出力される電力を計測し、計測値を前記制御部に出力する測定装置をさらに備えている請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記測定装置により前記第４端子から出力される電力を、前記第１端子に供給している電力と比較し、前記第４端子から出力された電力が前記第１端子に供給されている電力よりも所定値以上小さい場合、前記加熱装置を停止させる請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記制御部は、前記第１検出部による前記第１検出値の変化量に応じた補正値を前記温度検出部材から出力される第３検出値に与えることにより得られる前記加熱部材の外周面の温度に基づき、前記加熱装置が前記加熱部材を加熱するよう制御する請求項１４に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記制御部は、前記第１検出値の変化量が所定の設定値以上である場合、前記第１検出値の変化量が前記所定の設定値よりも小さい場合の前記補正値に比べて大きい前記補正値を前記第３検出値に与える請求項１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱手段とを備えている定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙上の現像剤像を定着させる定着装置、および定着装置を搭載する複写機やプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術を利用した画像形成装置たとえば電子複写機は、加熱により溶融された現像剤像を圧力を加えることで用紙に定着させる定着装置を有している。
【０００３】
定着装置は、現像剤例えばトナーを溶融させる加熱ローラと、この加熱ローラに所定の圧力を提供する加圧ローラとを備え、加熱ローラと加圧ローラとの接触領域（ニップ部）には所定の接触幅（ニップ幅）が形成される。このニップ部を通過する用紙には、加熱ローラからの熱によって溶かされた用紙上の現像剤像が、加圧ローラからの圧力により定着する。そして近年、加熱ローラの外側に薄膜の金属導電層を形成し、この金属導電層を誘導加熱を利用して発熱させる誘導動加熱装置が利用されている。
【０００４】
この誘導加熱装置において、加熱ローラの表面に接触される検出素子を用いて表面温度を検出し、この検出温度に基づき加熱ローラの誘導加熱を制御する方法が知られている。しかしながら、上記接触温度検出素子は、摺動により加熱ローラの表面を劣化させる虞があり、加熱ローラのライフを短縮させる問題がある。また、加熱ローラの表面の劣化により、温度検出素子の応答性が劣化し、対象温度を誤って検出する虞がある。
【０００５】
また、加熱ローラから放射される赤外線を検知し、非接触で加熱ローラの温度を検出する温度検出素子を用いるものが知られている。この非接触式の温度検出素子は、例えば、集光レンズを介して対象からの赤外線を集光し、受光した赤外線量に応じて対象温度を検出するため、加熱ローラにダメージを与えずに、表面の温度を検出できる。
【０００６】
例えば、特開２００１−３４１０９号公報に開示されているように、非接触温度検出センサ３９ｃ、３９ｄの自己温度を検出するためのサーミスタ２０５、２０６の出力変化に対するサーモパイル２０３、２０４の出力特性の変化を測定する。そして、この変化に基づきセンサ表面の汚れを検出し、汚れに応じて検出温度特性の補償を行う画像形成装置が知られている。
【０００７】
また、特開２００３−４５３６号公報には、温度検出対象である被加熱体１と、この被加熱体１と対向している非接触型温度センサ３の検出面３ａとの間に、被加熱体１より放出された赤外線を透過すると共に、移動自在に設けられている可動フィルタ４を備える定着装置が知られている。
【０００８】
さらに、特開平１０−３１３９０号公報には、非接触温度センサ１４の検知出力により加熱ローラ９の温度を制御する電子写真装置において、非接触温度センサ１４は自己温度検知手段を有し、非接触温度センサの検知出力は、自己温度と被検体である加熱ローラ温度との温度差に応じて検知出力されるものであり、その検知出力をＴ0、自己温度出力をＴ1としたとき、加熱ローラ温度Ｔを、Ｔ0の多次式、Ｔ＝Ｃ(Ｔ1)＋ｆ(Ｔ1)×Ｔ0＋ｇ(Ｔ1)×Ｔ0＾２＋ｈ(Ｔ1)×Ｔ0＾３＋・・・と、Ｔ1の関数式、Ｃ(Ｔ1)，ｆ(Ｔ1)，ｇ(Ｔ1)，ｈ(Ｔ1)，・・・（例：ｆ(Ｔ1)＝定数Ａ＋α×Ｔ1＋β×Ｔ1＾２＋γ×Ｔ1＾３＋・・・）（定数Ａ，α，β，γは０を含まない実数）として認識して、Ｔの値を基に加熱ローラの温度を制御するものが知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、定着装置内は、トナー粉や紙粉等が飛散しているため、温度検出素子のレンズが汚れる問題がある。このレンズが汚れると、温度検出素子が受光する赤外線量が減少するため、温度検出素子による検出値に誤差が生じる問題がある。
【００１０】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、良好な画像形成を実現できる定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様に係る定着装置は、
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出部材と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱装置とを備えている。
【００１２】
また、本発明の他の態様に係る画像形成装置は、
現像剤像を静電的に保持する像担持体と、
前記像担持体から前記現像剤像を転写媒体に転写させる転写装置と、
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材に所定の圧力を提供し、前記加熱部材との間を通過する前記転写媒体に前記現像剤像を溶融圧着させる加圧部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出部材と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱装置と、
前記像担持体、前記転写装置、および前記加熱装置と接続され、これらを統括的に制御する制御部とを備えている。
【００１３】
本発明のさらに他の態様に係る定着装置は、
中心軸を有する円筒形部材であって、外周面が加熱される加熱部材と、
前記加熱部材の前記中心軸に対して鉛直下方向であって、且つ、前記加熱部材の外周面よりも鉛直下領域に配置され、前記加熱部材からの赤外線を受光する検出面を含み、前記受光した赤外線に基づき前記加熱部材の外周面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出部材により検出された温度に基づき、前記加熱部材を目標温度に加熱する加熱手段とを備えている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、良好な画像形成を実現できる定着装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１に示すように、画像形成装置（デジタル複写装置）１０１は、読取あるいは複写対象（原稿）Ｐの画像を読み取って画像信号を生成する画像読取装置（スキャナ）１０２と、スキャナ１０２の出力する画像信号に基づいて画像を形成する画像形成部１０３と、画像形成装置の最外部あるいは以下に説明するそれぞれの装置や回路との間に位置される外装カバー２０１を有する。スキャナ１０２には、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）２０２が一体的に設けられている。
【００１７】
画像形成部１０３は、定着装置１、帯電器１０４、感光体ドラム１０５、露光装置１０６、現像装置１０７、用紙カセット１０８、ピックアップローラ１０９、搬送路１１０、アライニングローラ１１１、転写装置１１２、排紙ローラ１１３、排紙トレイ１１４を有する。    
帯電器１０４は、感光体ドラム１０５の表面を所定の電位に帯電させる。なお、帯電器１０４は、コロナワイヤや接触ローラ、あるいは接触ブレードであっても良い。
【００１８】
感光体ドラム（像担持体、像担持手段）１０５は、所定の電位が与えられた状態で光が照射されることでより、光が照射されている領域の電位が変化し、その電位の変化を静電像として所定時間の間保持できる感光体を外周面に有する。なお、感光体は、ドラム状以外に、ベルト状であっても良い。
【００１９】
露光装置１０６は、帯電器１０４より感光体ドラム１０５の回転方向の下流側に位置され、感光体ドラム１０５に、スキャナ１０２から供給される画像信号に対応して光強度が変化されるレーザビームＬＢを露光する。なお、レーザビームＬＢは、画像の濃度等に応じた所定の光強度を有することができる。なお、露光装置１０６は、レーザの代わりにＬＥＤを用いてもよい。
【００２０】
現像装置１０７は、露光装置１０６より感光体ドラム１０５の回転方向の下流側に位置され、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤を収納し、感光体ドラム１０５の表面に現像剤（トナー）を供給する。これにより、感光体ドラム１０５の表面の潜像は、可視化され、トナー像が形成される。なお、現像剤は、トナーのみからなる１成分現像剤であってもよい。
【００２１】
用紙カセット１０８は、用紙Ｑを収容し、ピックアップローラ１０９が、一枚ずつ取り出し、用紙Ｑは、搬送路１１０を通って、アライニングローラ１１１まで搬送される。
【００２２】
アライニングローラ１１１は、用紙Ｑと感光体ドラム１０５に形成されているトナー像との位置を整合するために、所定のタイミングで回転し、用紙Ｑを転写位置に搬送する。
【００２３】
転写装置１１２は、用紙Ｑに所定の電位を付与し、感光体ドラム１０５上のトナー像を用紙Ｑに転写させる。なお、転写装置１１２は、コロナワイヤや接触ローラ、あるいは接触ブレードであってもよい。
【００２４】
定着装置１は、トナー像を保持する用紙Ｑに、所定の熱および圧力を提供し、溶融されたトナー像を用紙Ｑに固定（定着）させる。
【００２５】
排紙ローラ１１３は、定着装置１から排出された用紙Ｑを、排紙トレイ１１４に搬送する。
【００２６】
図２は、図１に示した画像形成装置に利用される定着装置の一例を説明する概略図である。  
図２は、定着装置１の一例を説明する概略平面図である。    
定着装置１は、加熱ローラ２、加圧ローラ３、圧力機構４、剥離爪５、温度検出素子６、クリーニング部材７、発熱異常検知素子８、剥離爪９、クリーニングローラ１０、誘導加熱装置１１、励磁コイル１１ａを有する。    
加熱ローラ２は、定着装置１の所定の位置で回転可能に固定されている軸部材２ａと、この周りに配置される弾性部材２ｂと、金属導電層２ｃとを有する。軸部材２ａは、加熱ローラ２の回転中心軸上に配置されており、駆動機構Ｍと接続され矢印ＣＷ方向に回転される。なお、図示しないが、加熱ローラ２は、金属導電層２ｃの外周に弾性層や離型層を備える構成であってもよい。
【００２７】
加圧ローラ３は、軸部材３ａと、この軸部材３ａの外側に配置される弾性部材（例えばシリコンゴム）３ｂと、離型層（例えばフッ素ゴム）３ｃを含む。加圧機構（圧力提供機構）４は、この軸部材３ａと接続されている軸受け部材４ａを介して、加圧スプリング４ｂにより、加圧ローラ３を加熱ローラ２に向かって押し当てている。これにより、加熱ローラ２と加圧ローラ３の接触部には、用紙Ｐの搬送方向に一定以上の幅（ニップ幅）を有するニップ部が形成される。加圧ローラ３は、加熱ローラ２の回転に伴い、矢印ＣＣＷ方向に回転される。
【００２８】
加熱ローラ２の周囲には、加熱ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部から回転方向の下流側に、用紙Ｑを加熱ローラ２から剥離するための剥離用ブレード５と、加熱ローラ２に付着するオフセットされたトナーや紙粉等のゴミを除去するためのクリーニング部材７と、励磁コイル１１ａを含み加熱ローラ２の金属導電層２ｃに所定の磁界を提供する誘導加熱装置１１とが、回転方向順に設けられている。また、加熱ローラ２の長手方向には、加熱ローラ２の温度を検出する温度検出素子６と、加熱ローラ２の表面温度の異常を検知して加熱ローラ２を加熱させるための電力の供給を停止させるサーモスタッド８が配置されている。なお、温度検出素子６は、加熱ローラ２の長手方向に複数設けられることが好ましく、サーモスタッド８は、加熱ローラ２の長手方向に少なくとも１つ以上設けられることが好ましい。
【００２９】
加圧ローラ３の周囲には、用紙Ｑを加圧ローラ３から剥離するための剥離用ブレード９と、加圧ローラ３に付着するトナーを除去するためのクリーニング部材１０が配置されている。
【００３０】
本実施の形態においては、弾性部材２ｂは、例えばシリコンゴム等を発泡させた発泡ゴムにより構成され、金属導電層２ｃは、厚さ０．５〜２ｍｍ程度のアルミニウム、ニッケルあるいは鉄等により構成されている。なお、図示しない加熱ローラ２の金属導電層２ｃの外周に設けられている弾性層や離型層は、それぞれ以下のような構成が利用可能である。例えば、弾性層は、厚さ数μｍ程度の例えばシリコンを含有する耐熱接着剤により構成され、離型層は、最外周部分に厚さ３０μｍ程度で形成され、フッ素樹脂（ＰＦＡまたはＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、もしくはＰＦＡとＰＴＦＥの混合物）により構成される。
【００３１】
温度検出素子６は、加熱ローラ２の回転中心軸（軸部材２ａの中心軸）に対して鉛直下方向であって、且つ、加熱ローラ２の周面よりも鉛直下領域に配置されている。  
誘導加熱装置１１は、誘導加熱制御回路１２と接続され、誘導加熱制御回路１２は、温度検出素子６およびメインＣＰＵ１３と接続されている。メインＣＰＵ１３は、温度検出素子６により検出された温度情報が保存されるＲＯＭ（記録部、記録手段）１３Ａと、駆動機構Ｍを制御する駆動回路１４と接続されている。なお、誘導加熱装置１１および誘導加熱制御回路１２を含めて、加熱装置と呼称する。
【００３２】
メインＣＰＵ１３は、定着装置１の定着動作を統括的に制御する。  
誘導加熱制御回路１２は、温度検出素子６により検出される加熱ローラ２のローラ温度情報が入力され、この温度情報等に基づく所定の電力が誘導加熱装置１１のコイル１１ａに供給されるよう制御する。すなわち、誘導加熱制御回路１２は、温度検出素子６から出力される加熱ローラ２のローラ温度に基づき、加熱ローラ２の温度が軸方向に均一に、定着に必要な定着温度に昇温され、維持されるように制御する。
【００３３】
誘導加熱制御回路１２から、誘導加熱装置１１のコイル１１ａに高周波電流が提供されると、コイル１１ａから所定の磁界が発生され、加熱ローラ２の金属導電層２ｃに渦電流が流れる。すると、金属導電層２ｃの抵抗にジュール熱が発生し、加熱ローラ２は発熱する。すなわち、加熱ローラ２は、誘導加熱装置６により誘導加熱される。
【００３４】
この加熱ローラ２からの熱により溶融されたトナーＴは、トナーＴが付着している用紙Ｑが加熱ローラ２と加圧ローラ３とのニップ部を通過して、加圧ローラ３により所定の圧力が加えられることで、用紙Ｑに定着される。
【００３５】
このように、本発明の定着装置は、誘導加熱を利用して、加熱ローラ２の外周面に形成される金属導電層２ｃを発熱させるため、熱損失が少なく、エネルギー効率がよく、加熱ローラ２を短時間で一定の温度まで昇温できる。
【００３６】
次に、図２乃至図５を用いて、温度検出素子６の構成および配置位置について説明する。図３は、温度検出素子６の断面的な概略図を示す。図４は、温度検出素子６の概略的な斜視図を示す。図５は、温度検出素子６と加熱ローラ２との配置関係を示す概略図である。
【００３７】
図３に示す通り、温度検出素子６は、赤外線を利用して非接触な状態で対象の温度を検出できる温度検出素子であって、対象温度と周囲の雰囲気温度の温度差を検出するサーモパイル式の温度センサ（サーモパイル、第１検出部）６１と、サーモパイル６１付近の雰囲気温度の変化に応じて抵抗値が変化するサーミスタ（第２検出部）６２を含んでいる。
【００３８】
これらサーモパイル６１およびサーミスタ６２は、図３および図４に示す通り、基板６３に固定され、筺体６４により密閉された空間に配置されている。また、この筺体６４は、サーモパイル６１およびサーミスタ６２の検出面が露呈する赤外線窓部を有する。この赤外線窓部には、赤外線透過部材として例えば集光レンズ６５が備えられている。
【００３９】
本実施の形態において、サーモパイル６１は、熱電対により構成されており、赤外線を受光して発熱するホットジャンクションと、この赤外線により発熱されないコールドジャンクションとを含み、これらホットジャンクションおよびコールドジャンクションの温度差を電圧として出力する。サーミスタ６２は、このコールドジャンクション側の温度、すなわちサーモパイル６１自体の温度を測定している。
【００４０】
また、後で詳細に説明するが、温度検出素子６は、サーモパイル６１およびサーミスタ６２に電力を供給するためのコネクタＶ１と、サーモパイル６１からの出力電圧を出力するためのコネクタＶ２と、サーミスタ６２からの出力電圧を出力するためのコネクタＶ３と、温度検出素子６の接続エラーを検出するためのコネクタＶ４と、サーモパイル６１およびサーミスタ６２が接続されているグランドＧＮＤとを備えている。定着装置１の所定の位置には、これらコネクタＶ１〜Ｖ４のそれぞれと対になっている複数の受け部を備える温度検出素子コネクタ１５（図６参照）が設置されている。温度検出素子６が温度検出素子コネクタ１５に確実に差し込まれることで、コネクタＶ１〜Ｖ４と複数の受け部との電気的な接続が確保される。すなわち、温度検出素子６は、コネクタＶ１〜Ｖ４およびグランドＧＮＤが温度検出素子コネクタ１５に接続されることで、画像形成装置１０１から動作電力が供給され、サーモパイル６１およびサーミスタ６２のそれぞれから検出された温度情報を誘導加熱制御回路１２に出力する。
【００４１】
図４に示す通り、コネクタＶ１〜Ｖ４およびグランドＧＮＤは、基板６３の一辺に一列に並んで配置されており、コネクタＶ１とコネクタＶ４は、これら並んでいる端子の両端に位置されている。
【００４２】
図５に示す通り、温度検出素子６は、加熱ローラ２の中央部分の温度を検出するためのセンター温度検出素子６０１と、加熱ローラ２の端部の温度を検出するためのサイド温度検出素子６０２とを含んでいる。
【００４３】
センター温度検出素子６０１は、加熱ローラ２の外周上の計測位置２Ｘの方向に向けられている検出面６０１ａを含み、サイド温度検出素子６０２は、加熱ローラ２の外周面上の計測位置２Ｙの方向に向けられている検出面６０２ａを含んでいる。なお、この計測位置２Ｘは、センター温度検出素子６０１に設けられている集光レンズ６５の光軸が加熱ローラ２の外周面と交差する位置であって、計測位置２Ｙは、サイド温度検出素子６０２に設けられている集光レンズ６５の光軸が加熱ローラ２の外周面と交差する位置である。
【００４４】
センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、ともに、加熱ローラ２の回転軸に対して鉛直下方向に位置し、それぞれの検出面６０１ａ，６０２ａに備えられている集光レンズ６５の光軸がそれぞれの加熱ローラ２上の計測位置２Ｘ，２Ｙを含む加熱ローラ２の外周面に対して所定の角度θ、前記加熱ローラ２の軸方向に傾いた状態で配置されている。言い換えると、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、加熱ローラ２を斜め下側から、それぞれの検出面６０１ａ、６０２ａが加熱ローラ２に向くように設置されている。さらに言い換えると、集光レンズ６５の光軸と、計測位置２Ｘ，２Ｙを含む加熱ローラ２の軸方向の直線とがなす角θは、９０°でない。また、この角度θは、集光レンズ６５の光軸と、計測位置２Ｘ，２Ｙを含む加熱ローラ２の外周面との接触面とがなす角とも言い換えられる。  
本実施の形態において、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、それぞれ角度θ＝４５°となる位置で固定されている。
【００４５】
また、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、放射状に広がる測定範囲６０３を有し、この測定範囲６０３内の赤外線量を検出して、対象温度を計測している。このセンター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２と、加熱ローラ２との間であって、測定範囲６０３を著しく妨害しない位置に、落下しているトナー粉やオイル、紙粉等がそれぞれの検出面６０１ａ，６０２ａ上に落下することを防止するためのひさし部材６０４が配置されている。
【００４６】
ひさし部材６０４は、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２のそれぞれの鉛直上方向を覆うように配置されている。これにより、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２の上方から飛散してくるトナー粉やオイル、紙粉等から検出面６０１ａ、６０２ａを保護することができる。また、飛散しているトナー粉やオイル、紙粉等が、定着装置１の動作の停止にともない落下して、温度検出素子６の検出面６０１ａ，６０２ａに付着する量を低減することができる。よって、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、対象温度を検出するために必要な赤外線量を確保することができるため、検出される温度誤差を最小限に抑えることができる。
【００４７】
本実施の形態において、ひさし部材６０４は、シート形状であって、例えば波長１〜１５μｍの赤外線に対して２０％以上の透過率を有する材質により構成されている。この場合、例えば温度検出素子６の製造ばらつきにより測定範囲６０３がひさし部材６０４の一部と重なってしまい、ひさし部材６０４が測定範囲６０３内に侵入したとしても、温度検出素子６による検出結果が影響されない程度に、赤外線の減少率を抑えることができる。よって、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２により検出される温度誤差を最小限に抑えることができる。
【００４８】
また、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２のそれぞれの検出面６０１ａ、６０２ａと、加熱ローラ２上の計測位置２Ｘ，２Ｙのそれぞれとの間の距離Ｄは、４０ｍｍである。つまり、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２は、それぞれの検出面６０１ａ、６０２ａから加熱ローラ２の計測位置２Ｘ，２Ｙまで、集光レンズ６５の光軸上で４０ｍｍの間隔を有している。
【００４９】
なお、ひさし部材６０４が、波長１〜１５μｍの赤外線に対して２０％以上の透過率を有する材質により構成されている場合、センター温度検出素子６０１およびサイド温度検出素子６０２のそれぞれの鉛直上方向を完全に覆うようにひさし部材６０４をそれぞれの温度検出素子６０１、６０２上に配置してもよい。これにより、検出面６０１ａ、６０２ａ上に付着するトナー粉やオイル、紙粉等をさらに低減することができる。
【００５０】
さらに、上述の通り、温度検出素子６を、加熱ローラ２の回転中心軸に対して鉛直下方向の、加熱ローラ２の周面よりも下領域に配置することにより、温度検出素子６への熱対流の影響を抑えることができる。これは、誘導加熱装置１１により加熱された加熱ローラ２の熱による熱対流が発生し、鉛直上方に熱気流が流れることに起因して、温度検出素子６自体の温度が急激に変化する事態を防止するものである。つまり、加熱ローラ２の上側に比べて下側の方が熱対流の影響を受けにくく、温度検出素子６が加熱ローラ２の下側に配置されることにより、サーミスタ６２やサーモパイル６１のコールドジャンクションの検出温度が熱対流により急激に変化する事態を防止し、温度検出素子６への熱対流の影響を小さくすることができる。従って、温度検出素子６の検出温度誤差を最小限に抑えることができ、誤って対象温度より低い温度が検出されて温度検出素子６の出力情報により加熱ローラ２を加熱し過ぎたり、誤って対象温度より高い温度が検出されて定着動作中に加熱ローラ２が定着温度以下に低下したりする事態を防止することができる。よって、過剰な加熱による電力消費を削減することができるため、製造コストおよび製造効率への影響を最小限に抑え、その結果、生産性の向上を図ることが可能となる。また、定着温度以下の低温による定着動作に起因した画像不良を防止し、良好な画像形成を実現することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、図６を用いて、上記温度検出素子６に適用可能な内部配線回路について説明する。
【００５２】
図６に示す通り、温度検出素子６は、サーモパイル６１、サーミスタ６２、オペアンプ７１、７２、ツェナーダイオード７３、抵抗Ｒ１〜Ｒ５およびコンデンサＣ１、Ｃ２を含んでいる。
【００５３】
サーモパイル（第１検出部）６１は、コネクタ（第１端子）Ｖ１および第１増幅部６６と接続されている。そして、サーモパイル６１は、コネクタＶ１から電力が供給され、第１増幅部６６にサーモパイル出力電圧を出力する。第１増幅部６６は、入力されたサーモパイル出力電圧を増幅し、この増幅されたサーモパイル出力電圧（第１検出値）をサーモパイル６１の検出温度情報として、コネクタ（第２端子）Ｖ２から出力する。
【００５４】
サーミスタ（第２検出部）６２は、コネクタＶ１および第２増幅部６７と接続されている。そして、サーミスタ６２は、コネクタＶ１から電力が供給され、第２増幅部６７にサーミスタ出力電圧を出力する。第２増幅部６７は、入力されたサーミスタ出力電圧を増幅し、この増幅されたサーミスタ出力電圧（第２検出値）をサーミスタ６２の検出温度情報としてコネクタ（第３端子）Ｖ３から出力する。
【００５５】
コネクタＶ１には、温度検出素子６が動作するための電力が供給されている。本実施の形態においては５Ｖの電圧がコネクタＶ１から供給されている。また、コネクタＶ１は、第１増幅部６６との間で、コネクタ（第４端子）Ｖ４と接続されている。つまり、温度検出素子６は、温度検出素子コネクタ１５と確実に電気的に接続されている状態で、コネクタＶ１から入力された電力を、コネクタＶ４を介して画像形成装置に返す電気的なラインを形成している。
【００５６】
コネクタＶ１〜Ｖ４およびグランドＧＮＤは、温度検出素子コネクタ１５を介して、画像形成装置１０１と電気的に接続されている。詳細に説明すると、温度検出素子コネクタ１５は、コネクタＶ１〜Ｖ４およびグランドＧＮＤのそれぞれと対応している複数の受け部１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄおよび１５ｅを含み、受け部１５ａ〜１５ｅは、画像形成装置１０１内に設けられている誘導加熱制御装置１２、メインＣＰＵ１３、電源回路１６および測定装置１７と接続されている。
【００５７】
つまり、コネクタＶ１は、温度検出素子コネクタ１５の受け部１５ａと電気的に接続されて、電源回路１６と電気的に接続される。コネクタＶ２およびＶ３は、それぞれ温度検出素子コネクタの受け部１５ｂ、１５ｃと電気的に接続されて、誘導加熱制御回路１２と電気的に接続される。コネクタＶ４は、温度検出素子１５の受け部１５ｄと電気的に接続されて、測定装置１７と電気的に接続される。グランドＧＮＤは、温度検出素子１５の受け部１５ｅと電気的に接続されて、画像形成装置１０１側に設けられたグランドと接続される。
【００５８】
電源回路１６は、画像形成装置１０１および定着装置１を動作させる為の電力をそれぞれに供給している。  
測定装置１７は、図２に示したメインＣＰＵ１３と接続され、コネクタＶ４から出力される電圧を測定し、その測定値をメインＣＰＵ１３に出力する。  
メインＣＰＵ１３は、測定装置１７から検出される電圧に応じて、温度検出素子６と温度検出素子コネクタ１５との電気的な接続状態を確認することができる。
【００５９】
コネクタＶ４は、少なくともコネクタＶ１とコネクタＶ４が、温度検出素子コネクタ１５の受け部と電気的に接続されている場合、コネクタＶ１から供給されている電圧５Ｖを出力する。なお、コネクタＶ１とコネクタＶ４は、温度検出素子６に設けられている複数の端子のうち両端に配置されているため、これらが接続されている場合は、コネクタＶ２、Ｖ３およびグランドＧＮＤも温度検出素子コネクタ１５と電気的に接続されていると言える。
【００６０】
従って、測定装置１７がコネクタＶ１に供給されている電圧と同じ５Ｖの電圧を計測している間、メインＣＰＵ１３は、誘導加熱制御回路１２に加熱ローラ２の加熱を指示したり、駆動回路１４に加熱ローラ２の回転を指示する等の定着動作を定着装置１に指示する。
【００６１】
一方、測定装置１７は、コネクタＶ１あるいはコネクタＶ４が、温度検出素子コネクタ１５と電気的に接続されていない場合、コネクタＶ１から供給されている電圧５Ｖを出力することができない。この場合メインＣＰＵ１３は、誘導加熱制御回路１２による加熱ローラ２の加熱を停止させたり、駆動回路１４による加熱ローラ２の回転を停止させる等の定着動作を停止させる制御をする。
【００６２】
このように、メインＣＰＵ１３は、測定装置１７によりコネクタＶ１に供給されていると同じ電圧が出力された場合、温度検出素子６が温度検出素子コネクタ１５と確実に電気的に接続されていると判断することができる。一方、コネクタＶ１に供給されていると同じ電圧が供給されない場合は、温度検出素子６と温度検出素子１５との電気的な接続が確保されていないと、メインＣＰＵ１３は判断することができる。すなわち、メインＣＰＵ１３は、測定装置１７から測定された電圧と、電源回路１６からコネクタＶ１に供給される電圧とを比較することで、温度検出素子６の電気的な接続状態を確認することができる。
【００６３】
これにより、例えば温度検出素子６が温度検出素子コネクタ１５に対して斜めに刺さる等により温度検出素子６と温度検出素子コネクタ１５が不完全に接続されている状態が検出できる。また、例えば、振動等により温度検出素子６が温度検出素子コネクタ１５から抜け落ちている状態を検出することができる。
【００６４】
従って、温度検出素子６と温度検出素子コネクタ１５の電気的な接続が確保されていないことに起因する対象温度の誤認により、加熱ローラ２を加熱し過ぎたり、定着動作中に加熱ローラ２が定着温度以下に低下したりする事態を防止することができる。よって、過剰な加熱による電力消費を削減することができるため、製造コストおよび製造効率への影響を最小限に抑え、その結果、生産性の向上を図ることが可能となる。また、定着温度以下の低温による定着動作に起因した画像不良を防止し、良好な画像形成を実現することができる。
【００６５】
また、コネクタＶ１とコネクタＶ４を、温度検出素子６に設けられる複数のコネクタ端子のうち両端に配置することにより、温度検出素子６の斜め刺しを検出することができる。これにより、不安定な接続による接続不良等の温度検出素子６のエラーの検出精度を高めることができる。
【００６６】
なお、本実施の形態において、コネクタＶ１から供給されている電力は５Ｖであると説明したが、本発明はこれに限られず、温度検出素子６に応じた任意の電力が供給される構成であってもよい。また、メインＣＰＵ１３は、測定装置１７による測定電圧とコネクタＶ１に供給されている５Ｖの電圧とを比較して、測定装置１７により検出される電圧（５Ｖ）が検出されているか否かを判断すると説明したが、本発明はこれに限られず、測定装置１７から、５Ｖに近い値が検出されたか否かを判断するものであってもよい。すなわち、メインＣＰＵ１３により、測定装置１７により出力された電力が、コネクタＶ１に供給されている電力よりも所定値（例えば０．５Ｖ）以上小さい場合、前記加熱装置を停止させる制御であってもよい。
【００６７】
（第３の実施の形態）
次に、図７乃至図１０を用いて、上記定着装置１に適用可能な温度検出方法について説明する。  
まず、図７乃至図９を参照して、本実施の形態に適用可能な誘導加熱制御方法のパラメータを算出するための試験について説明する。
【００６８】
図７は、この試験に利用される定着装置について説明する概略図である。図８は、この試験に関する温度検出素子６の自己温度と温度検出素子６の検出温度誤差との関係を示す図である。図９は、温度検出素子６の自己温度検出値の傾きと温度検出素子６の検出温度誤差との関係を示す図である。
【００６９】
図７に示すように、この試験に利用される定着装置は、加熱ローラ２の外周面の温度を検出するための温度検出素子６を備える。温度検出素子６は、上述の通り、加熱ローラ２の回転中心軸に対して鉛直下向き方向の、加熱ローラ２の周面よりも下領域に配置されており、対象温度と雰囲気温度の温度差を検出するサーモパイル６１と、サーモパイル６１付近の雰囲気温度の変化に応じて抵抗値を変化することで温度検出素子６の自己温度を検出するサーミスタ６２とを含んでいる。サーモパイル６１は、加熱ローラ２の測定範囲Ｒ６の温度を検出する。この測定範囲Ｒ６の近くには、この測定範囲Ｒ６の付近の加熱ローラ２の温度を検出するための熱電対６０３が配置されている。
【００７０】
このような構成の定着装置において、上述したような誘導加熱装置を利用して加熱ローラ２を加熱し、温度検出素子６から温度Ｔ１を検出し、熱電対６０３から温度Ｔ２を検出し、温度検出素子６のサーミスタ６２からの温度Ｔ３を検出する。
【００７１】
この温度検出素子６からの温度Ｔ１と熱電対６０３からの温度Ｔ２との差（Ｔ２−Ｔ１）、すなわち、温度検出素子６の検出温度誤差Ｔ４を算出し、温度検出素子６のサーミスタ６２による検出温度Ｔ３からその傾きＳ５を求めた。なお、この傾きＳ５は、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が１０秒間に変化した変化量を示す。図８は、温度検出素子６内のサーミスタ６２から検出された温度Ｔ３と、温度検出素子６の検出温度誤差Ｔ４との関係を示す図である。
【００７２】
図８に示す通り、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が大きく変化しているとき（０〜約１３００秒の間）、検出温度誤差Ｔ４も大きい。詳細に説明すると、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が上昇し始めている時の検出温度誤差Ｔ４が最も大きく、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が安定し始めると、検出温度誤差Ｔ４も安定してくる。つまり、サーミスタ６２による検出温度Ｔ３が上昇し始めているときに、温度検出素子６の検出温度誤差が最も大きく、実際の温度よりも低い温度が検出されている。
【００７３】
また、図９は、温度検出素子６の検出温度誤差Ｔ４と、傾きＳ５との関係を示す図である。  
図９に示す通り、検出温度誤差Ｔ４が大きく変化しているとき（０〜約１３００秒の間）、傾きＳ５も大きい。詳細に説明すると、温度検出誤差Ｔ４は、時間＝０秒において、約２．４℃であって、その後最大値＝約２．７℃まで上昇し、また約２．４℃まで戻る。この時、傾きＳ５は、約０．００６〜０．０２５（℃／１０ｓ）まで急上昇している。その後、温度検出誤差Ｔ４は、徐々にゼロに近づき、傾きＳ５が０．０１（℃／１０ｓ）以下になると、温度検出誤差はほぼゼロとなり、加熱ローラ２の誘導加熱制御に影響を与えない程度の誤差となる。この間に約１２００．０秒を要する。
【００７４】
このように温度誤差が生じる要因として、例えば紙詰まり等により画像形成装置１０１の外装カバー２０１が空けられ定着装置１内の温度が急激に変化した場合が考えられる。この場合、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が大きく変化し、温度検出素子６が実際の温度よりも低い温度を検出するため、加熱ローラ２が設定温度よりも高温に加熱され、定着不良が発生したり、画質の低下を招く虞がある。
【００７５】
そこで、本発明に係る誘導加熱制御方法は、サーミスタ６２の検出温度Ｔ３が１０秒間に変化した変化量を示す傾きＳ５の値に応じて、温度検出素子６の検出温度に補正値を与えることにより、温度検出素子６の検出温度誤差Ｔ４を最小にするためのものである。
【００７６】
以下、図１０を参照して、定着装置１に適用可能な誘導加熱制御について説明する。  
図１０に示す通り、メインＣＰＵ１３は、加熱ローラ２の誘導加熱をスタートし、温度検出素子６のサーミスタ６２が１０秒毎に検出する温度Ｔ３をＲＯＭ１３Ａに保存する（ＳＴ１）。次いで、メインＣＰＵ１３は、保存されている温度Ｔ３から傾きＳ５を算出し（ＳＴ２）、この傾きＳ５が第１の規定値０．０２５以上であるか否かを判断する（ＳＴ３）。傾きＳ５が第１の規定値０．０２５以上であった場合（ＳＴ３−ＹＥＳ）、メインＣＰＵ１３は、温度検出素子６から検出された温度（第３検出値）Ｔ１に第１の補正値２．５℃を加算した温度ＴＸ１を、温度検出素子６から検出された温度情報として、誘導加熱制御回路１２に出力する（ＳＴ４）。
【００７７】
一方、傾きＳ５が第１の規定値０．０２５よりも小さかった場合（ＳＴ３−ＮＯ）、メインＣＰＵ１３は、さらに傾きＳ５が第２の規定値０．０１以上であるか否かを判断する（ＳＴ５）。傾きＳ５が第２の規定値０．０１以上であった場合（ＳＴ５−ＹＥＳ）、メインＣＰＵ１３は、温度検出素子６から検出された温度Ｔ１に第２の補正値１６６．６６６６６×Ｓ５−１．６６６６６を加算した温度ＴＸ１を、温度検出素子６から検出された温度情報として、誘導加熱制御回路１２に出力する（ＳＴ６）。
【００７８】
一方、傾きＳ５が第２の規定値０．０１よりも小さかった場合（ＳＴ５−ＮＯ）、メインＣＰＵ１３は、温度検出素子６から検出された温度Ｔ１に補正値を加えることなく、温度Ｔ１をそのまま誘導加熱制御回路１２に出力する（ＳＴ７）。
【００７９】
こうしてメインＣＰＵ１３により出力された温度検出素子６からの温度情報ＴＸ１に基づき、誘導加熱制御回路１２は、誘導加熱装置１１を制御し、加熱ローラ２を定着温度に加熱する。
【００８０】
これにより、メインＣＰＵ１３は、温度検出素子６の検出誤差が補正された温度検出情報を得ることができる。よって、定着装置１内の雰囲気温度が急激に変化した場合であっても、温度検出素子６により検出された温度Ｔ１を実際の温度に近づけることができるため、加熱ローラ２を設定されている定着温度に加熱することができ、良好な画質の画像を形成することができる。
【００８１】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００８２】
例えば、加熱ローラ２は、誘導加熱制御回路１２により誘導加熱されると説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、ランプ等の赤外線を受けて加熱される構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明に係る画像形成装置の一例を示す概略図。
【図２】図１に示した定着装置の一例を示す概略図。
【図３】図２に示した温度検出素子の一例を示す断面的な概略図。
【図４】図２に示した温度検出素子の一例を示す概略的な斜視図。
【図５】図２に示した温度検出素子と加熱ローラとの配置関係を示す概略図。
【図６】図２に示した温度検出素子に適用可能な内部配線回路の一例を示す図。
【図７】図２に示した定着装置に適用可能な誘導加熱制御方法の補正値を算出するための試験について説明するための図。
【図８】前記試験に関する温度検出素子の自己温度と温度検出素子の検出温度誤差との関係を示す図。
【図９】温度検出素子の自己温度検出値の傾きと温度検出素子の検出温度誤差との関係を示す図。
【図１０】図２に示した定着装置に適用可能な誘導加熱制御方法の一例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００８４】
１…定着装置、２…加熱ローラ、２ａ…軸部材、２ｂ…弾性部材、２ｃ…金属導電層、３…加圧ローラ、３ａ…軸部材、３ｂ…弾性部材、３ｃ…離型層、４…圧力機構（加圧機構）、４ａ…軸受け部材、４ｂ…加圧スプリング、５…剥離爪（剥離用ブレード）、６…温度検出素子、７…クリーニング部材、８…サーモスタッド（発熱異常検知素子）、９…剥離爪（剥離用ブレード）、１０…クリーニングローラ（クリーニング部材）、１１…誘導加熱装置、１１ａ…励磁コイル、１２…誘導加熱制御回路、１３…メインＣＰＵ、１３Ａ…ＲＯＭ、１４…駆動回路、１５…温度検出素子コネクタ、１６…電源回路、１７…測定装置、６１…サーモパイル（温度センサ）、６２…サーミスタ、６３…基板、６４…筺体、６５…集光レンズ、６６…第１増幅部、６７…第２増幅部、７１，７２…オペアンプ、７３…ツェナーダイオード、１０１…画像形成装置、１０２…画像読取装置（スキャナ）、１０３…画像形成部、１０４…帯電器、１０５…感光体ドラム、１０６…露光装置、１０７…現像装置、１０８…用紙カセット、１０９…ピックアップローラ、１１０…搬送路、１１１…アライニングローラ、１１２…転写装置、１１３…排紙ローラ、１１４…排紙トレイ、２０１…外装カバー、２０２…自動原稿送り装置、６０１…センター温度検出素子、６０１ａ…検出面、６０２…サイド温度検出素子、６０２ａ…検出面、６０３…測定範囲，熱電対、６０４…ひさし部材、Ｍ…駆動機構、Ｖ１〜Ｖ４…コネクタ。
【図１】
2007323060.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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